4. Подготовка к выполнению исследований

Подготовка к исследованиям аналогового и цифрового вольтметров выполняется дома и уточняется в начале занятий. При подготовке необходимо:

• изучить возможности и органы управления всех используемых в работе виртуальных приборов;

• составить план экспериментальных исследований;

• подготовить на бригаду форму отчета, содержащего план и методики исследований, заготовки таблиц и графиков;

• в начале занятия согласовать с преподавателем план экспериментальных исследований и формы представления результатов.

После получения индивидуального допуска к работе выполнить запланированные исследования в полном объеме.

5.Типовые экспериментальные исследования

Уровень 1: Изучение органов управления и работа с модулями КВП

Изучаются все виртуальные приборы, их возможности, передние панели и метрологические характеристики. Приобретаются практические навыки работы в различных режимах измерения путем апробации и пробных измерений:

1. Апробация работоспособности всех модулей КВП

Включить и запустить все приборы КВП, изучить реакцию приборов на изменения состояния органов управления. Выбрать сетку частот и уровней ГС для пробных измерений в границах работоспособности всех приборов.

2. Пробные измерения сигналов разных форм без шумов и с шумами

Измерить выходные сигналы ГС с помощью АВ и ЦВ во всех режимах работы последнего (СКЗ, Размах, Пик +, Пик - ). Сравнить полученные результаты, контролируя форму сигналов на экране осциллографа. Изменяя форму, уровень шумов, амплитуду и частоту сигнала, проследить за изменениями показаний приборов и убедиться в их работоспособности.

Уровень 2: Применение вольтметров

Здесь считается, что испытуемым является ГС, а ЦВ является образцовым и может применяться для исследования нестабильности выходного напряжения во времени и неравномерности уровня при перестройке частоты ГС с разными формами выходного напряжения. Перед испытаниями необходимо выбрать сетку частот и уровней ГС для пробных измерений в границах работоспособности всех приборов.

1. Измерение выходного уровня ГС и его неравномерности при перестройке частоты, а также при наличии и отсутствии шумов:

а) установите уровень шума и амплитуду ГС равными нулю, а частоту гармонического сигнала - 10 Гц;

б) увеличивая выходное напряжение ГС от нуля до верхнего предела (снизу вверх), а затем плавно уменьшая от верхнего предела до нуля (сверху вниз), фиксируйте показания ЦВ;

в) повторите пп. а)…б), выбрав другую частоту ГС (до 50000 Гц);

г) повторите пп. а)…в), выбрав другой уровень шума;

д) выбрать максимальное и минимальное значения (U_max и U_min);

е) оценить неравномерность в абсолютном и относительном масштабе:

=U_max - U_min, В; =200(U_max - U_min)/(U_max + U_min), %;

ж) построить графики относительной неравномерности (в %) в зависимости от частоты для нулевого и максимального шума;

з) повторите пп. а)…ж), выбрав другой вид сигнала.

2. Измерение нестабильности уровня ГС:

а) оценить с помощью ЦВ нестабильность амплитуды во времени за 5, 10 и 20 минут в начале, в середине и в конце рабочего диапазона частот ГС для разных форм сигналов при отсутствии и наличии шумов;

б) выбрать максимальное и минимальное значения (U_max и U_min);

в) оценить нестабильность в абсолютном и относительном масштабе:

=U_max - U_min, В; =200(U_max - U_min)/(U_max + U_min), %;

г) сравнить значения нестабильности уровня, полученные на разных частотах за разный промежуток времени.

3. Оценка значения коэффициента амплитуды с помощью ЦВ:

а) собрать массив данных для оценки коэффициента амплитуды для разных видов сигналов при отсутствии и наличии шумов на средней и крайних частотах ГС;

б) оценить значения коэффициента амплитуды

Уровень 3: Изучение методик и проведение учебной поверки

Определение основных метрологических характеристик аналогового и цифрового вольтметров при учебной поверке проводится в предположении, что используемые в работе другие виртуальные приборы являются образцовыми, т.е. имеют ранг ОСИ соответствующего разряда.

Поверку ЦВ можно осуществлять по эталонной мере (эталонному генератору – калибратору), а поверку АВ - по эталонному прибору (образцовому ЦВ). При проведении поверки должны быть выполнены следу­ющие операции:

1. Внешний осмотр.

2. Опробование.

3. Определение метрологических характеристик прибора.

Учебная поверка ЦВ

1. Проверить работоспособность (опробование) ЦВ во всех режимах измерения. Выбрать сетку частот и уровней для поверки ЦВ.

2. Определить погрешности измерения СКЗ переменного напряжения различного вида с помощью образцового ГС в диапазоне значений от 10 мВ до 10 В и в диапазоне частот сигнала 10 – 50000 Гц.

3. Определить реальный диапазон рабочих частот ЦВ по критерию допустимой погрешности на верхней и нижней границе. Предел допустимых значений относительной основной погрешности измерения переменного напряжения примем _доп =±0,5%.

Учебная поверка АВ

1. Проверить работоспособность (опробование) АВ, выбрать сетку частот и уровней.

2. Определить погрешности измерения СКЗ переменного напряжения с помощью образцового ЦВ в диапазоне значений от 10 мВ до 10 В и в диапазоне частот сигнала 10 – 50000 Гц.

3. Определить реальный диапазон рабочих частот ЦВ по критерию допустимой погрешности на верхней и нижней границе. Предел допустимых значений относительной основной погрешности измерения переменного напряжения примем равным цене деления шкалы АВ

_доп =±(1 + U_П/U_Х)%,

где U_П – предел измерения, В; U_Х – измеряемое напряжение, В.